氢对锻件及焊接件影响

《氢对锻件及焊接件影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氢对锻件及焊接件影响（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、氢对锻件及焊接件影响氢对锻件及焊接件影响氢的存在使钢铁组织变脆，甚至形成微裂纹，从而影响材料的性能。氢在高温下渗透性很强，锻件及焊接件在制造过程中很容易产生各种氢致缺陷，但它们的形成机理及对其处理方法是有区别的。 1 形成机理(1)锻件 锻坯疏松组织内残留的氢在锻造时会重新溶解到高温奥氏体中，锻后冷却奥氏体发生相变，组织溶氢的能力减小，来不及逸出的氢原子就会扩散到锻件中的显微裂口处，形成高压分子氢，使局部组织变脆。在锻造应力、相变应力和热应力的共同作用下，变脆的显微裂口不断扩大，形成由细小裂纹组成的脆性断裂斑点，亦称白点。(2)焊接件 在焊接电弧高温作用下，焊材及母材中的氢分解成原子氢或离子氢

2、，并大量溶解于熔池中，随后熔池凝固，来不及扩散出去的氢，一部分留在金属晶格内，具有很强的扩散能力，称之为扩散氢。另一部分则扩散到由气孔、夹渣等焊接缺陷构成的陷井处，结合成分子氢，因体积变大而不能再扩散，称之为剩余氢。在焊缝发生大塑性变形时，陷井处产生应力集中，剩余氢会重新分解成原子氢，并扩散到位错形成的显微空腔处，形成高压分子氢，引起局部脆化现象，其断口一般为中心带气孔或夹杂物的圆形脆断斑点，俗称鱼眼。 2 处理方法(1)锻件 铁素体组织氢扩散快，奥氏体组织溶氢能力大，这两类锻件都不易产生白点，只有含 Cr、Mo、Ni 及 W 等敏感元素的混合组织型合金钢，才易形成白点。锻件白点是一种脆断裂纹

3、，一旦形成将对材料塑性产生严重影响。本厂甲烷化炉 15CrMo 珠光体耐热钢锻坯试验数据见表 1。表 1 数据说明，即使改变热处理方法，也无法恢复材料的塑性。用超声波探伤锻坯，回波显示为尖端分岔的乱山峰波形，属于典型的白点缺陷波形。标准规定不允许使用存在白点缺陷的锻件。在实际工作中，我们采取以下措施处理存在白点的锻件：去除锻坯芯部材料，留用表层氢扩散容易，不易形成白点缺陷的材料，并用超声波探伤检查是否存在白点缺陷。对锻件重新进行锻制，锻后保温消氢，由于锻件内部白点未被污染，细小裂纹是可以“焊合”的。表 1 中，15CrMo 锻坯在重新锻制及消氢处理后，经力学性能试验和超声波探伤检查，证明白点缺

4、陷已消除。 表 1 15CrMo 锻坯力学性能拉 伸 试 验冲 击 试 验组号 b/MPa s/MPa 5 缺口型式试验温度AKJ备 注147630111.833.8V 型室温54，50，58正火处理测试值254042815.235.4V 型室温60，100，79调质处理测试值344125519.0U 型室温47JB 755 标准值(2)焊接件 在对焊接试板进行力学性能试验时发现鱼眼缺陷。常规做法是对产品进行消氢热处理，但这样做一方面成本高，另一方面有些产品加工成型后，因为各种原因而难于再进行消氢热处理。那么不进行消氢热处理，能否保证产品的安全使用呢，在经多方面分析后我们得出以下结论：鱼眼缺陷

5、是在焊缝塑性变形过程中形成的(超声波探伤及低倍酸蚀检查均难发现)，压力容器等产品一般按弹性理论设计，在使用过程中焊缝不会出现大的塑性变形，故迄今为止还未见有鱼眼缺陷引发重大事故的报道。统计表明，出现鱼眼缺陷的焊接试板，其弯曲性能指标大多合格。本厂 1986 年对 16MnR 产品焊接试板抽样统计结果见表 2，表中带“*”号组为梅氏试样冲击功值。由于氢扩散能力强，随着时间推移，焊缝中含氢量呈下降趋势，产生鱼眼缺陷的可能性减小。现行标准规范对锻件白点缺陷严格控制，但对焊接件鱼眼缺陷无明确限制，体现了区别对待的原则。当然对于按应力分析设计的压力容器以及塑性指标恶化(弯曲试验不合格)的高强钢容器，为稳

6、妥起见应尽量进行消氢热处理。 表 2 16MnR 试板鱼眼缺陷汇总弯曲试验 板厚/mm抗拉强度b/MPa断口位置鱼眼数或尺寸面弯背弯冲击功 Akv/J562焊缝10 个最大3.5 mm 20550焊缝2 个最大2.5 mm完好完好187，188，180614焊缝4.6 mm 14 608母材完好裂 lx3 mm180，159，175*612焊缝1.8 mm 12 607母材完好完好145，142，134*610焊缝4.5 mm 12 603母材完好完好76，66，663 结 语锻件白点严重损害材料塑性，降低结构静载强度和疲带强度，可通过重新锻造及消氢方法进行处理。焊接件鱼眼缺陷是在焊缝大塑性变形过程中形成的，在材料弹性范围内不会影响结构的安全使用，但对于塑性指标恶化的高强钢容器，拟进行消氢热处理。本厂甲烷化炉等几十台压力容器按以上原则进行了处理，至今已安全运行十多年，经济效益显著。